大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考試試題及答案

1、試。題A四、（15分）某軸用一對(duì)同型號(hào)角接觸球軸承支承，受力情況如圖所示。已知：內(nèi)部軸向力Fs=0.68Fr,e=0.68。當(dāng)?shù)￤e時(shí)，X=1,Y=0;當(dāng)?shù)〆時(shí)，X=0.41,Y=0.87。FrFr問哪個(gè)軸承的壽命低？Fr2=2500Fx=900NFri=4000N五、（15分）如圖所示的螺栓組聯(lián)接，已知外載荷F = 5KN ,各有關(guān)幾何尺寸如圖所示。第1頁）的能力。零件材料的彈性模量越小，其剛度就越（小 ）。添加劑）。打滑）和（帶的疲勞破壞）試計(jì)算受力最大螺栓所受的橫向工作載荷Fsmaxo一、填空（每空1分，共20分）1 .在疲勞曲線上，以循環(huán)基數(shù)N0為界分為兩個(gè)區(qū)：當(dāng)2 .剛度是指機(jī)械零件

2、在載荷作用下抵抗（彈性變形3 .潤(rùn)滑油的（油）性越好，則其產(chǎn)生邊界膜的能力就越強(qiáng)；（粘度）越大，則其內(nèi)摩擦阻力就越大。4 .為改善潤(rùn)滑油在某些方面的性能，在潤(rùn)滑油中加入的各種具有獨(dú)特性能的化學(xué)合成物即為（5 .正是由于（彈性滑動(dòng)）現(xiàn)象，使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。帶傳動(dòng)的主要失效形式為（6 .蝸桿傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是齒面間的（相對(duì)滑動(dòng)速度）很大，因此導(dǎo)致傳動(dòng)的（效率）較低、溫升較高7 .鏈傳動(dòng)水平布置時(shí)，最好（緊邊）邊在上，（松邊）在下。8 .設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速、（轉(zhuǎn)矩）和（直徑）選擇聯(lián)軸器的型號(hào)。9 .徑向滑動(dòng)軸承的半徑間隙與軸頸半徑之比稱為（相對(duì)間隙）；而（偏心距）與（半徑間隙）之比稱為

3、偏心率。10 .對(duì)于普通平鍵，考慮到載荷分布的不均勻性，雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度按（1.5）個(gè)鍵計(jì)算。二、判斷題（每小題1分，共10分）（正確的劃,錯(cuò)誤的劃"X"）1 .十字滑塊聯(lián)軸器中的所有元件都是剛性元件，因此屬于剛性聯(lián)軸器。（x）2 .兩摩擦表面的粗糙度值越小，則越容易實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力潤(rùn)滑。（V）3 .在計(jì)算轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度時(shí)，安全系數(shù)法比當(dāng)量彎矩法更精確。（V）4 .相嚙合的蝸桿和蝸輪的螺旋角必須大小相等，旋向相反。（x）5 .閉式齒輪傳動(dòng)皆須首先按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定傳動(dòng)的幾何尺寸，然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（x）6 .由于鏈傳動(dòng)不需要張緊力，故作用在軸上的載荷較小。（V）7

4、 .正是由于過載時(shí)產(chǎn)生"彈性滑動(dòng)"，故帶傳動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)具有保護(hù)作用。（x）8 .楔鍵只能用于單向傳動(dòng)，雙向傳動(dòng)時(shí)，必須采用兩個(gè)楔鍵。（x）9 .性能等級(jí)為6.6級(jí)的螺栓，其屈服點(diǎn)s=600MPa。（x）10 .機(jī)械零件的計(jì)算分為設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算，兩種計(jì)算的目的都是為了防止機(jī)械零件在正常使用期限內(nèi)發(fā)生失效三、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1. 簡(jiǎn)述為什么開式齒輪傳動(dòng)一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象？答：因?yàn)樵陂_式齒輪傳動(dòng)中，磨粒磨損的速度比產(chǎn)生點(diǎn)蝕的速度還快，在點(diǎn)蝕形成之前，齒面的材料已經(jīng)被磨掉，故而一般不會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。2. 對(duì)于滾動(dòng)軸承的軸系固定方式，請(qǐng)解釋什么叫"兩端固

5、定支承”？答：兩端固定支承即為軸上的兩個(gè)軸承中，一個(gè)軸承的固定限制軸向一個(gè)方向的串動(dòng)，另一個(gè)軸承的固定限制軸向另一個(gè)方向的串動(dòng)，兩個(gè)軸承的固定共同限制軸的雙向串動(dòng)。3. 簡(jiǎn)述形成穩(wěn)定動(dòng)壓油膜的條件？答：1）兩摩擦表面之間必須能夠形成收斂的楔形間隙；2）兩摩擦表面之間必須有充足的、具有一定粘度的潤(rùn)滑油；3）兩摩擦表面之間必須有足夠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。4. 解釋名詞；滾動(dòng)軸承的壽命；滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷。答：1）滾動(dòng)軸承的壽命即滾動(dòng)軸承中內(nèi)、外圈滾道以及滾動(dòng)體，任一元件出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，兩套圈之間的相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)表示；2）基本額定動(dòng)載荷即基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承

6、所能承受的最大載荷。1.5分四解（1）Fs10.68Fr1=0.6840002720（N）Fxs2 0.68FR21700900272027209000.68 2500 1700（N）2600（N）< Fsi 2720 ?。∟）1820（N）> Fs2 1700（N）1.5分故F A1F R1則F A22720Fs1Fx0.684000Fpi£p（XiFriF A2F R2則1820八”。0.7282500F P2 fPF R21820（N）YiFaJfP（1 4000 0 2720） =4000>e,則 X = 0.41, Y=0.87。Y2FA2）fP （0.

7、41 2500fP （N）0.87 1820）3分3500fP（N）由于Fpi>Fp2，故軸承1的壽命短。五、解：（1）將F向螺栓組形心平移，同時(shí)得轉(zhuǎn)矩ToT=500 X F= 5X 105X 500= 2.5X 106 (N)在F作用下，各螺栓所受橫向力為 FFsi =z5 10341250 (N)在T作用下，各螺栓所受橫向力也相等，為Fs2rT T2.5 1064r2 4r 4 .802 802=5524.3 (N)顯然，1、2兩螺栓所受的橫向力最大，為22FsmaxF Fs1Fs22FsFs2 cos12502 5524.32 21250 5524.3 cos1356469 (N)

8、六、解:(1)a %(乙 22*導(dǎo)2Z1Z22a 2 320m =5 （mm）（應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值）聯(lián)立Z1Z2Z2iz1(1)、(2)2 320=1283.2z1解得30.47Z297.53(1)(2)Z298第5頁dimz15 30 150 (mm)d2mz2598490(mm)2分bdd11150(mm)2分取b2b150(mm),b1b21015010160(mm)4分11.汪：本題王要考察：m是否為標(biāo)準(zhǔn)值？是否滿足a(d1d2)-m(z1z2)?各參數(shù)22和尺寸取值圓整是否合理？四、(15分)已知某材料的力學(xué)性能為：1=350MPa,m=9,N0=5X106,對(duì)此材料進(jìn)行對(duì)稱循環(huán)疲勞試驗(yàn)，依

9、次加載應(yīng)力為：(1)1=550MPa,循環(huán)次數(shù)m=5X104;(2)52=450MPa,循環(huán)次數(shù)n2=2X10；(3)3=400MPa。求：發(fā)生疲勞破壞時(shí)，3的循環(huán)次數(shù)期=?六、(18分)圖示為一蝸桿軸用兩個(gè)角接觸球軸承支承。已知蝸桿所受軸向力Fx=580N,兩軸承的徑向力為：Fr1=935N,Fr2=1910N,載荷性質(zhì)系數(shù)fp=1.1。試計(jì)算兩個(gè)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷。注：*內(nèi)部軸向力Fs=eFR,e=0.36。*當(dāng)3時(shí)，X=1,Y=0;當(dāng)?shù)〆時(shí)，X=0.41,Y=0.87。FrFr12Fr1Fr2八、(17分)圖示為由圓錐齒輪和斜齒圓柱齒輪組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。已知：I軸為輸入軸，轉(zhuǎn)向如圖所示，輸出

10、軸功率Pm=5KW,轉(zhuǎn)速nm=157rpm,各輪齒數(shù)為：z1=25,z2=60,第4頁Z3=22,Z4=84,設(shè)效率為100%。(1)在圖中標(biāo)出各輪轉(zhuǎn)向，并計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩。(2)為使2、3兩輪的軸向力方向相反，確定并在圖中標(biāo)出3、4兩輪的螺旋方向。(3)在圖中標(biāo)出2、3兩輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力(Ft、Fr、Fx)的方向。1.2.3.機(jī)械設(shè)計(jì)試題B標(biāo)準(zhǔn)答案、填空（每空1分，共20分）當(dāng)所受軸向載荷通過（螺栓組形心）時(shí)，螺栓組中各螺栓承受的（從結(jié)構(gòu)上看，帶輪由（輪轂）、輪輻和（輪緣）三部分組成。軸向工作拉力）相等。在直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算中,觸的模型。以（節(jié)點(diǎn)）為計(jì)算點(diǎn)，把一對(duì)輪齒的嚙

11、合簡(jiǎn)化為兩個(gè)（圓柱體）相接4.5.6.7.8.9.按鍵齒齒廓曲線的不同，花鍵分為（矩形）花鍵和（漸開線）花鍵。請(qǐng)寫出兩種螺紋聯(lián)接中常用的防松方法：（雙螺母等）和（防松墊圈等）疲勞曲線是在（應(yīng)力比）一定時(shí)，表示疲勞極限a與（循環(huán)次數(shù)）之間關(guān)系的曲線。理論上為（點(diǎn)）接觸或（線）接觸的零件，在載荷作蔭下，接觸處局部產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是：（齒面的磨粒磨損）和（斷齒徑向滑動(dòng)軸承的條件性計(jì)算主要是限制壓強(qiáng)、（速度）和（pv值）不超過許用值。10.在類型上，萬向聯(lián)軸器屬于（1.、選擇填空（每空1分，共10分）下列磨損中，不屬于磨損基本類型的是（無彈性元件的撓性）聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸

12、器屬于（剛性）聯(lián)軸器。2.3、4、5.（1）粘著磨損；（3）磨合磨損；在通過軸線的截面內(nèi)，（1）阿基米德蝸桿；（3）漸開線蝸桿；對(duì)于直齒圓柱齒輪傳動(dòng),（1）中心距和齒寬；（3）中心距和齒數(shù)；對(duì)于徑向滑動(dòng)軸承，（1）整體式；（3）調(diào)心式；在滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)中,6.3）;只在齒輪、滾動(dòng)軸承等高副零件上經(jīng)常出現(xiàn)的是（2）表面疲勞磨損；（4）磨粒磨損。）的齒廓為直邊梯形；在與基圓柱相切的截面內(nèi)，（3）的齒廓一側(cè)為直線，另一側(cè)為曲線。（2）法向直廓蝸桿；（4）錐蝸桿。其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度主要取決于（4）;其表面接觸疲勞強(qiáng)度主要取決于（1（2）中心距和模數(shù)；（4）模數(shù)和齒寬。）軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特

13、點(diǎn)；（3）軸承必須成對(duì)使用。（2）剖分式；（4）調(diào)隙式。為了減小附加動(dòng)載荷，應(yīng)（4（1）增大鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（2）增大鏈節(jié)距并減小鏈輪齒數(shù);（3）減小鏈節(jié)距和鏈輪齒數(shù)；（4）減小鏈節(jié)距并增加鏈輪齒數(shù)。對(duì)中性高且對(duì)軸的削弱又不大的鍵聯(lián)接是（1）聯(lián)接。三、1.答:2.答:3.答:4.（1）普通平鍵；（2）半圓鍵；（3）楔鍵；（4）切向鍵。簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20畫圖表示機(jī)械零件的正常磨損過程，并指出正常磨損過程通常經(jīng)歷哪幾個(gè)磨損階段？主要經(jīng)歷三個(gè)階段：磨合磨損階段；穩(wěn)定磨損階段；劇烈磨損階段。簡(jiǎn)述Miner法則（即疲勞損傷線性累積假說）的內(nèi)容。在規(guī)律性變幅循環(huán)應(yīng)力作用下，各應(yīng)力對(duì)材料造成的損傷

14、是獨(dú)立進(jìn)行的，并可以線性地累積成總損傷，當(dāng)各應(yīng)力的壽命損傷率之和等于1時(shí)，材料將會(huì)發(fā)生疲勞。簡(jiǎn)述齒向載荷分布系數(shù)K和齒間載荷分配系數(shù)K分別考慮的是什么因素對(duì)齒輪所受載荷的影響？系數(shù)K考慮的是載荷沿齒向分布不均勻性對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響；系數(shù)K考慮的是載荷在同時(shí)嚙合的齒對(duì)之間分配不均對(duì)齒輪輪齒所受載荷的影響。試分析張緊力Fo對(duì)帶傳動(dòng)正反兩方面的影響。答:張緊力F0越大，則帶傳動(dòng)的承載能力就越大，但同時(shí)帶中所受的拉應(yīng)力也越大，從而降低帶的壽命；張緊力越小，雖可命，但帶傳動(dòng)的承載能力會(huì)降低mNN1N2N3N0mN0N01N0mN。)根5104一一48.610105一一一58.210n3350550

15、450550400550n3106106106一一48.6108.2105一一一52.8510n1N1一一一52.85104.98104N2N3-3第9頁解：（1）Fs10.36Fr10.36935(N)336.6(N)Fs1Fs2FA1Fx0.36FR2Fs2FxFs2Fx0.361910(N)687.6(N)687.65801267.6(N)1267.6(N)336.6580243.4(N)FA2Fs2Fa11267.6687.6(N)>Fs1336.6(N)Fs2687.6(N)Fp1Fr1935(X1FR1丫什內(nèi))1.36>eX10.41Y10.871.1(0.419350.871267.6)1634.78(nFP2六、解：i14i34FA2687.6上10.36eFr2191